趙 毅，高秀芝

(北京農(nóng)學院 食品質量安全北京實驗室/農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制北京市重點實驗室 /微生態(tài)制劑關鍵技術開發(fā)北京市工程實驗室/食品科學與工程學院，北京 102206)

三氯甲烷和四氯化碳會嚴重損害人體免疫以及神經(jīng)系統(tǒng)，人體吸入一定量可能引起頭痛、頭暈等身體不適現(xiàn)象，長期接觸可能致癌或致畸，對人體傷害性較大[1-4]。在日常檢測中，按照GB5750.8—2006測定[5]發(fā)現(xiàn)，前處理程序復雜、使用過多玻璃器具、超純水空白底值過高、樣品暴露在實驗室環(huán)境時間過長不能確保未受到影響等，不僅不利于在規(guī)定時間內(nèi)完成生活飲用水樣品檢測，還會影響檢測結果的準確性。飲用水的消毒中國主要的方法有氯消毒法、紫外線消毒法和臭氧消毒法等，其中氯消毒法最為常用，但處理后會產(chǎn)生微量的副產(chǎn)物，如三氯甲烷和四氯化碳等[6-8]。造成檢測結果準確性的原因是多方面的，空白底值、實驗室環(huán)境、還有不太能引起檢測人員重視的細節(jié)[9]。生活飲用水中三氯甲烷和四氯化碳的檢測方法有很多如吹掃捕集-氣質聯(lián)用、固相微萃取氣相色譜、頂空-氣相色譜法等[10-11]，其中頂空-氣相色譜法具有以下優(yōu)勢:自動進樣、操作簡單、靈敏度高[12]。飲用水檢測三氯甲烷和四氯化碳試驗使用頂空自動進樣系統(tǒng)可以節(jié)省試驗前處理時間，減少玻璃儀器使用，同時避免了過長時間在實驗室環(huán)境中暴露。

本研究旨在建立簡單、準確、快速的生活飲用水中三氯甲烷和四氯化碳含量的測定方法。在面對現(xiàn)代生活飲用水大量而繁重的檢測任務時，可以縮短樣品檢測時間、簡便操作、數(shù)據(jù)準確可信、高效快速、重現(xiàn)性好、無需有機溶劑，符合國標要求而且能有效的檢測生活用水樣品中三氯甲烷和四氯化碳的含量。

1 材料及方法

1. 1 儀器與試劑

GC-2010氣相色譜儀(日本島津公司), ECD檢測器 ，Rtx-5毛細管色譜柱 ( 30 m×0. 25 mm×0. 25 μm) ，島津HS-10 型頂空自動進樣器; 20 mL頂空瓶及密封瓶蓋(包括壓蓋器)。甲醇 ( 色譜純)(國藥集團化學試劑有限公司)；三氯甲烷標準溶液: 1 000 μg /mL ( 環(huán)境保護部標準樣品研究所)； 四氯化碳標準溶液:1 000 μg /mL( 環(huán)境保護部標準樣品研究所)；抗壞血酸(分析純)；超純水(使用前煮沸15 min，放至室溫)。

1.2 試驗方法

1.2.1 混合標準液制備 取三氯甲烷標準溶液0.50 mL、四氯化碳標準溶液0.25 mL分別用甲醇定容稀釋至1 000 mL，后各取稀釋液4.00 mL甲醇稀釋定容至100 mL為混合標準溶液，ρ( CHCl3)為20.0 μg /L、ρ( CCl4) 為10.0 μg /L。

1.2.2 儀器條件 頂空條件：加熱爐溫度為60 ℃，恒溫5 min；進樣系統(tǒng)溫度為80 ℃；傳輸線溫度為 90 ℃；樣品瓶加壓為16.0 Pa，加壓1 min；進樣時間1 min。載氣為氮氣，吹掃流量3 mL/min。色譜柱條件：進樣口溫度為240 ℃；檢測器溫度為240 ℃；毛細色譜柱為InertCap AQUATIC(60 m×0.25 mm，1.00 μm)，色譜柱升溫程序為柱溫60 ℃，恒溫8 min；尾吹氣流量為 40 mL/min；柱流量為5.0 mL/min；分流進樣，分流比為10∶1；記錄保留時間定性，峰面積外標法定量。

1.2.3 標準曲線 取6個100 mL容量瓶中分別加入30 mL超純水，依次加入混合標準溶液 0 mL、0.05 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.50 mL，用超純水定容至刻度，混勻。配制后三氯化碳依次為 0 μg/L、0.2 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、4.0 μg/L、10.0 μg/L；四氯化碳依次為：0 μg/L、0.1 μg/L、0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、5.0 μg/L。分別迅速移取5.0 mL至20 mL頂空瓶中，用頂空瓶壓蓋器密封。同時做超純水的空白試驗。

1.2.4 改變頂空平衡溫度 取三氯甲烷1.0 μg/L四氯化碳0.5 μg/L標準樣品在同樣的條件下分別在頂空平衡溫度 40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃、65 ℃下平衡5 min后進行上機檢測，測定3次。

1.2.5 改變頂空加壓壓力 取三氯甲烷濃度為1.0 μg/L四氯化碳為 0.5 μg/L標準樣品在同樣的條件下分別在頂空加壓壓力 12、16、20、24 Pa進行上機檢測，測定3次。

1.2.6 精密度和準確度試驗 取1份低于檢出限的生活飲用水樣品，分別加入三氯甲烷低(0.2 μg/L)、中(1.0 μg/L)、高(5.0 μg/L)，四氯化碳為低(0.1 μg/L)、中(0.5 μg/L)、高(2.5 μg/L)的3個添加水平，每個水平測定6次。

1.2.7 樣品測定 采取樣品時先加入抗壞血酸0.2 g于采樣瓶中，后取水密封。取樣品5 mL于20 mL頂空瓶(頂空瓶使用前在120 ℃烘箱內(nèi) 2 h)迅速封蓋密封。上機檢測。

2 結果與分析

2.1 色譜條件優(yōu)化

根據(jù)三氯甲烷、四氯化碳的性質，選擇進樣口溫度230 ℃，ECD檢測器230 ℃，柱溫升溫程序為60 ℃恒溫8 min，載氣流量3.0 mL/min，分流比10∶1。由于待測物的濃度低，如果分流比太大，儀器的響應值低，靈敏度不好。如果分流比太小，儀器的響應值太大，影響待測物的分離。流速過高，待測物的分離效果不好，出現(xiàn)疊峰；流速過低，水峰出現(xiàn)拖峰的時間長，影響待測峰的出現(xiàn)[13]。本方法的三氯甲烷、四氯化碳標準樣品色譜圖如圖1所示，可見三氯甲烷、四氯化碳的能有效分離。

2.2 頂空平衡溫度優(yōu)化

在GB/T 5750—2006的檢驗方法中，恒溫水浴箱溫度為40 ℃。溫度高于40 ℃會導致水蒸汽大量進入，從而降低氣相中目標化合物的濃度，同時也影響色譜柱的檢測結果和使用壽命[14]因此對平衡溫度進一步優(yōu)化。由圖2可知隨溫度升高峰面積變大，55～65 ℃三氯甲烷、四氯化碳峰面積的斜率平緩，溫度對峰面積影響不大，溫度對峰面積影響不是很明顯?？紤]到溫度太高會產(chǎn)生大量水蒸氣損壞色譜柱，故本試驗方法選擇60 ℃為平衡溫度。

2.3 樣品瓶加壓壓力優(yōu)化

頂空自動進樣器對樣品瓶加壓壓力，是影響檢測的重要因素之一。如果輔助壓力太低達不到一定值，則頂空氣體進入色譜柱的量就會變少甚至未進入色譜柱。而壓力太高，又會將頂空氣體濃度被一定稀釋，從而降低測定儀器的靈敏度[15]。因此本試驗比較了不同壓力情況下對三氯甲烷和四氯化碳的響應。試驗結果看圖2。

由圖2可知，在其他試驗條件相同下，隨著壓力的增加變化，三氯甲烷和四氯化碳響應值也隨之升高了，但當壓力超過16 Pa時響應值反而隨之慢慢降低，因此本試驗選擇16 Pa為對樣品瓶加壓的壓力設定。

2.4 方法的線性范圍與檢出限

對三氯甲烷和四氯化碳標準曲線測定6次，取峰面積平均值對標準曲線濃度作曲線。三氯甲烷在0～10 μg/L 范圍內(nèi)線性方程為y=10 178x+1 879.6，決定系數(shù)為0.999，四氯化碳0～ 5 μg/L 范圍內(nèi)線性方程為y=112 865x+6 986.1，決定系數(shù)為0.999，見圖3。

由于分析方法和分析樣品的復雜性和多樣性，檢出限在實際應用中還存在很多爭議，沒有一種已經(jīng)確定的檢出限的計算方法[16]。本試驗使用相對認可的儀器3倍噪聲(S/N=3)表示方法檢出限。三氯甲烷檢出限為0.09 μg/L，四氯化碳檢出限為 0.05 μg/L。

2.5 方法精密度和準確度

計算平均回收率和相對標準偏差(RSD)結果見表1。從表中可以得知三氯甲烷平均回收率在98.42～101.52 %，相對標準偏差在0.8～2.6 %；四氯化碳平均回收率在98.08～102.88 %，相對標準偏差在0.4～1.6 %之間，均在允許誤差范圍內(nèi)，說明本方法具有較好的精密度和準確度，符合規(guī)定。

2.6 生活飲用水樣品

隨機取8份生活飲用水樣品，采用國家標準試驗方法與試驗方法分別進行上機檢測。用X1、X2、X3表示同一樣品做3個平行，測定結果見表2，結果表明使用國家標準方法三氯甲烷標準偏差范圍0.003 3～0.063 3、四氯化碳標準偏差范圍 0.009 9～0.045 4，使用本方法檢測三氯甲烷標準偏差范圍 0.001 2～0.024 9四氯化碳標準偏差范圍 0.004 9～0.016 2。用本方法得到的數(shù)據(jù)標準偏差較小，重現(xiàn)性好。

表1 三氯甲烷和四氯化碳的回收率與精密度(n=6)

表2 國標法及試驗方法測定水樣中三氯甲烷和四氯化碳的結果比較

3 討論和結論

在進行生活飲用水檢測時，試驗方法與國標方法的絕對值差別較大。國標規(guī)定標曲的溶劑是實驗室的超純水，實驗室中超純水也是經(jīng)過生活用水再處理而來，不能忽視超純水中的底值有時過高的問題。這樣就會導致檢測經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)水樣的測定結果平行性不夠好，標準曲線線性不理想。國標方法樣品前處理為向150 mL頂空瓶中傾倒水樣至100 mL刻度，40 ℃恒溫水浴平衡1 h，抽取頂空瓶內(nèi)液上空間氣體，整個過程暴露在實驗室環(huán)境中很長時間，國標方法前處理方法程序太多暴露在實驗室環(huán)境中。國標方法規(guī)定在空氣中不會含有鹵代烷烴等有機氣體的實驗室中檢測，但一般的實驗室中很難做到這一點。正常情況下三氯甲烷與四氯化碳沸點低于水的沸點，因此煮沸是降低超純水中空白底值最為快捷最為有效的一種方式。在實際生活飲用水樣品中或多或少能檢測出三氯甲烷以及四氯化碳，雖然大部分低于國家規(guī)定的限值，可以放心使用。但從飲用安全的角度出發(fā)最好煮沸后飲用，利用加熱煮沸的方式可以大大降低生活飲用水中的鹵代有機物的含量。頂空分析因具有衛(wèi)生環(huán)保、操作簡單和檢測多樣化等優(yōu)點，能滿足國標中采樣24 h完成檢測的要求，不會使樣品因為時間放置太長含量發(fā)生變化，而導致得到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。可以應用于現(xiàn)代大批量生活飲用水的檢測任務。

本試驗建立的生活飲用水中三氯甲烷和四氯化碳含量的測定方法簡單、準確、快速。通過對試驗前處理、色譜柱條件、頂空平衡溫度、頂空進樣時的壓力大小等因素優(yōu)化，縮短頂空平衡時間，得到了精密度良好且回收率較高的新方法，方法檢出限低于國標檢出限，縮短了單個樣品分析檢測時間，具有操作便捷，高效快速的優(yōu)點。本方法可以應用于大批量生活飲用水的檢測任務。